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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 變頻器

EC550高性能變頻器在重卷分卷機組的應用

發布日期：2022-10-09 點擊率：85

重卷分卷工藝是現代冷軋帶鋼生產中的一個重要組成部分，它將鋼卷由開卷機展開后，剪切除掉帶鋼頭尾不符合要求的部分，帶頭送至焊機與上一卷帶尾進行焊接，通過兩彎兩矯矯直機改善板型，經圓盤剪進行切邊，最后到達帶鋼檢查站進行表面檢查。隨后帶鋼送到靜電涂油機進行涂油處理，然后送卷取機進行卷取。該工藝對傳動部分要求應保持恒定的線速度、并實現對張力的高精度控制；

　　EC550高性能矢量型變頻器是由中冶南方（武漢）自動化有限公司開發的新一代全數字調速裝置，內置可自由編程的功能模塊，在進行編程輸入后，可實現機組速度匹配、卷徑計算、張力給定計算、加減速補償等復雜的運算功能，在EC550和上級PLC 實現必要的邏輯信號交換，達到其工藝設計要求

　　本系統采用EC550高性能矢量型變頻器，構成開卷機、轉向輥、卷取機，構建重卷分卷機組基本的傳動系統，結合S7 400 CPU及高速計數器，實現主令MRG、LCO、張力控制、卷徑計算等工藝功能，并通過WIN CC畫面模擬機組運行過程。

1系統介紹

　　自動化系統硬件配置圖

2、工藝功能實現

　　2.1傳動系統分合閘

　　功能意義：

　　通過HMI對重卷分卷機組主傳動系統進行遠程分合閘，變頻器應能準確穩定的分合閘及輸出相應的開關量信號。

　　該工藝要求需實現變頻器單獨分合閘，也可以成組分合閘。分合閘命令由控制字1 bit0實現。HMI截圖如下所示：

圖：EC550在分合閘中的HMI截圖如

　　結論：經過長期反復的實驗，無論是單獨分合閘，還是對機組所有變頻器同時分合閘，EC550都表現出穩定可靠優異性能。

　　2.2點動

　　功能意義：

　　點動在生產維護過程中有重要意義，分為單機點動和成組點動，在設備維護檢修、手動穿帶及生產故障時處理緊急事件有重要的作用。

　　實驗過程：

　　點動功能分為單機點動和成組點動，可以正向點動，也可以反向點動，通過控制1向變頻器下發點動命令

　　EC550HMI截圖如下圖所示：

　　實驗效果：

　　經過長期反復的實驗，單機點動及成組點動，正向點動，反向點動，均能通過HMI操作，并且EC550運行正常。

　　2.3卷徑計算

　　功能意義：

　　卷徑計算是帶材生產線中最重要的工藝功能之一，對傳動系統穩態性能及動態性能有較高的要求，本測試模擬EC550在開卷機及卷取機中的應用。

　　工藝描述及對變頻器的要求

　　卷徑計算之前，由來料鋼卷數據確定初始卷徑及帶鋼厚度，卷徑計算開始后，卷筒每轉一圈，則卷徑在初始卷徑基礎上按照帶鋼平均厚度遞增（開卷機為遞減），這種方式計算出的卷徑定義為。不受轉向輥打滑及鋼卷偏心的影響，是后續精確計算卷徑的基礎。但是不能直接作為最終的實際卷徑，因為它與實際值有較大的偏差。

　　為了對進行修正，通常采用以下方法：通過帶鋼線速度及卷取機轉速的比例關系進行計算，卷取機轉速可以通過電機編碼器得到，帶鋼線速度可以通過轉向輥的轉速進行折算，卷取機及轉向輥速度信號均通過高速計數模塊FM450采集得到。所得到的卷徑值稱為測量卷徑。測量卷徑值容易受到外界因素的干擾，比如轉向輥打滑或鋼卷偏心等。為了消除誤差，需要對測量卷徑進行一致性校驗，為此，計算出了每一個測量周期的測量卷徑偏差值及其方差。當方差值在合理范圍內時，認為卷徑測量值有效，可以用于對實際卷徑進行修正。當卷徑修正有效時，使最終的實際卷徑逼近測量卷徑。

　　在卷徑計算過程中，開卷機卷徑逐漸變小，卷取機卷徑逐漸增大，如下圖所示：

　　在保持機組線速度不變的情況下，開卷機轉速逐漸升高，卷取機轉速逐漸下降，如下圖所示：

　　經過長期模擬跑帶實驗，EC550運行穩定，卷徑計算均穩定可靠，電機轉矩輸出平穩，轉速隨著卷徑的增大和減小平穩變化，

　　2.4慣量補償

　　功能意義：

　　慣量補償在開卷機、卷取機控制中，對于提高系統的動態性能，提升加減速過程中卷取質量有重要的作用。

　　實驗過程：

　　使卷取機工作在速度閉環模式，將電機轉矩輸出限幅在某一值(Nm)，將速度斜坡設的盡量小，先使電機以低速（r/s）運轉（比如），然后使電機加速到（比如），在速度穩定后，再減速到，則可得到加速時間、減速時間。

　　此時變頻器應具備：

　　測試曲線如下圖所示：

　　結論：經過多次加減速對慣量因子進行實測，EC550運行穩定，曲線正常。

　　2.5摩擦補償

　　功能意義：

　　摩擦補償在開卷機、卷取機控制中，對于張力控制精度有重要的作用，本功能可以測試變頻器實現摩擦補償功能的運行情況。

　　由于摩擦補償轉矩，摩擦轉矩與電機實際轉速基本呈正比關系，因此，可以通過插值的方法得到全速度范圍的摩擦轉矩，在速度范圍為-90%——90%內，均勻取點，得到對應的轉矩值，將所得到的轉矩值寫入轉矩補償DB塊。

　　實驗效果：

　　采用EC550變頻器在不同轉速下轉矩的實際輸出值，經過多次實驗，變頻器運行穩定，輸出轉矩實際值也比較穩定，并跟隨轉速成比例變化。

　　2.6穿帶甩尾模式

　　功能意義：

　　有關設備段的傳動是以正常的速率加速（減速）直到達到穿帶入/出速度(如：30m/min)，將帶頭帶尾定位到指定位置，它可由停機，快停和事故停機等進行干預。

　　穿帶時，開卷機和卷取機卷筒漲縮徑，產生卷筒占位和空位信號。開卷機空位時，發出虛擬鋼卷數據請求，通過鋼卷數據界面將虛擬鋼卷下發到開卷機，并觸發鋼卷卷徑計算模塊。電機向前點動，虛擬帶鋼帶頭向前以30m/min移動，帶鋼在卷取機上卷6圈，完成穿帶過程。

　　甩尾分為兩種模式，即分卷甩尾和末卷甩尾。分卷甩尾時，分切剪剪斷帶鋼，帶尾定位啟動，將帶尾定位至卷取機九點鐘位置。末卷甩尾啟動時，切頭剪切斷帶尾，入口段和中間段速度去耦合，帶尾定位模式啟動，中間段和出口段速度段以30m/min前進，出口剪光柵透光時，出口段和中間段速度去耦合，將帶尾定位至卷取機九點鐘位置。

　　經過多次實驗，變頻器和PLC程序運行穩定。數據管理界面如下圖所示：